斜錐臺(tái)的加工工藝方案研究

劉振國， 陳士龍

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

斜錐臺(tái)的加工工藝方案研究

劉振國， 陳士龍

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

分析了斜錐臺(tái)的加工工藝方案，介紹了斜錐臺(tái)的展開方法，以及采用正錐下料法制作斜錐臺(tái)的步驟。

斜錐臺(tái)；展開；卷制

1 斜錐臺(tái)概述

圖1

在機(jī)械設(shè)備中有時(shí)會(huì)遇到一些部件包含斜錐臺(tái)或由斜錐臺(tái)制成的零件，這些斜錐臺(tái)零件由鋼板制做而成。斜錐臺(tái)就是錐體的中心軸線與截面圓不垂直。圖1為斜錐臺(tái)沿軸線剖開后制件的示意圖。

2 研究背景

在百萬核電水室制造過程中，水室的側(cè)板為斜錐臺(tái)制件，該錐臺(tái)高3 156 mm、頂圓半徑R=1 509.2 mm、底圓半徑R=1 628.1 mm，尺寸較大。公司內(nèi)從未加工過此類錐臺(tái)，斜錐臺(tái)能否展開及如何展開都不能確定，經(jīng)與日本三菱公司聯(lián)系，這類錐臺(tái)他們工廠是采用整體壓型加工的，我們?cè)?jì)劃將該斜錐臺(tái)零件選定在有豐富鈑金加工經(jīng)驗(yàn)的上海廠家協(xié)作加工，但由于核電產(chǎn)品的生產(chǎn)周期非常緊，板材運(yùn)到上海進(jìn)行卷制，生產(chǎn)進(jìn)度不易控制，產(chǎn)品在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中浪費(fèi)時(shí)間，運(yùn)輸過程易變形，而且運(yùn)輸費(fèi)用很高。鑒于此，我們決定對(duì)斜錐臺(tái)的制造進(jìn)行攻關(guān)。

3 制造方案分析

制做斜錐臺(tái)零件，基本上有兩種加工方法：一是用卷板機(jī)進(jìn)行卷制。卷板機(jī)卷制的零件必須能在平面內(nèi)展開，因卷床在卷制工件時(shí)只能對(duì)一個(gè)方向進(jìn)行彎曲，如圓柱、圓錐可以在卷床上卷制是由于母線為直線只有截面圓進(jìn)行彎曲。而封頭等球體類零件具有兩個(gè)彎曲方向（也就是復(fù)曲面），無法在一個(gè)平面內(nèi)展開，故無法用卷床卷制。二是用壓型胎具進(jìn)行壓制。但該種方法只適合小尺寸零件及大批量生產(chǎn)的零件，因?yàn)榇蟪叽缌慵魤盒蛣t制做壓模的成本太高。而斜錐臺(tái)只有一個(gè)彎曲方向，所以斜錐臺(tái)是可展零件，故理論上能用卷床加工。

4 具體方案制定

既然斜錐臺(tái)可展，下面進(jìn)一步分析如何卷制。卷制錐體時(shí)首先要做出展開圖，然后按展開圖下出板料再進(jìn)行卷制。正錐臺(tái)的平面展開圖為扇形，同一截面圓上各處的拉伸是均勻的，而斜錐臺(tái)的平面展開圖不是扇形，同一截面圓上各處的拉伸是不均勻的。如果提前做出展開圖且下好料，在卷床上進(jìn)行卷制時(shí)很難控制母線的走向。然而正錐臺(tái)的展開圖是扇環(huán)，它在卷床上卷制時(shí)母線的走向是很容易控制的。那么能不能在下料時(shí)按扇環(huán)下料，卷制后再配出斜錐臺(tái)呢？為此需進(jìn)行具體分析。

5 斜錐臺(tái)的展開方法

圖2的A-B-1-7為立面圖，1-4-7為底圓斷面的1/2。對(duì)于精度要求不高的制件可按中心徑展開。延長(zhǎng)錐體的母線相交于O點(diǎn)，過O點(diǎn)作底線的垂線與底面線的延長(zhǎng)線交于O′點(diǎn)。6等分半圓周（工件大且要求精度較高時(shí)等分的份數(shù)要多一些），等分點(diǎn)為1、2、3、4、5、6、7，以直線連接各等分點(diǎn)與O′。以O(shè)′點(diǎn)為圓心分別以O(shè)′2、O′3、O′4、O′5、O′6為半徑畫圓與1-7線交點(diǎn)分別為2′、3′、4′、5′、6′，連接O點(diǎn)與2′、3′、4′、5′、6′得出母線的實(shí)長(zhǎng)線。以O(shè)點(diǎn)為圓心O-1為半徑畫圓，在圓上任取一點(diǎn)1′。以O(shè)點(diǎn)為圓心、以O(shè)-2′、O-3′、O-4′、O-5′、O-6′為半徑分別畫圓，順次以1′、2、3、4、5、6為圓心，以底圓斷面等分弦長(zhǎng)（如底圓斷面1、2點(diǎn)的弦長(zhǎng)）為半徑畫圓弧得交點(diǎn)2、3、4、5、6、7，連接O點(diǎn)與各交點(diǎn)，圓滑連接各交點(diǎn)得到的曲線1′-7就是底圓的展開線，同理作出頂圓的展開線A′－B′。則7-A′-B′-1′平面就是所求斜錐臺(tái)展開圖的1/2（見圖2）。

圖2 斜錐臺(tái)展開圖

6 正錐下料法制作斜錐臺(tái)

前面我們已經(jīng)分析了展開圖不是扇環(huán)在卷床上很難卷制，圖2中我們延長(zhǎng)O-1′線與O-7為半徑的圓弧交點(diǎn)為D，以O(shè)為圓心O-B′為半徑的圓弧與O-7母線的交點(diǎn)C，則7-C-B′-D為一個(gè)扇環(huán)，此展開扇環(huán)就是實(shí)際展開圖增補(bǔ)一部分材料。按此扇環(huán)下料再根據(jù)具體設(shè)備留出余量，就可以在卷床上卷制，卷制后作出該錐體的立體樣板，用立體樣板配劃，氣割去除多余材料打磨氣割面，就得到了要求的斜錐制件。如圖3為一個(gè)斜錐件的立體樣板模型，圖4為用這個(gè)立體樣板配割出的錐體板（多余的材料已去除）。

圖3 斜錐件立體樣板模型

圖4 用立體樣板配割出的錐體板

［1］ 汪大年.金屬塑性成形原理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

［2］ 吳詩惇.沖壓工藝學(xué)［M］.西安：西安工業(yè)大學(xué)出版社，1994.

［3］ 賈俐俐.擠壓工藝及模具［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

（編輯啟 迪）

TH 162

B

1002－2333（2014）05－0251－02

劉振國（1977—），男，工程師，從事汽輪機(jī)工藝制造研究。

2014-02-14